主電路設(shè)計(jì)(開(kāi)關(guān)電源

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1、第7章主電路設(shè)計(jì)內(nèi)容－主要技術(shù)指標(biāo)、主電路的選型、元器件參數(shù)的計(jì)算；熱設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；輸入回路的設(shè)計(jì)；電磁兼容技術(shù)與可靠性設(shè)計(jì)目標(biāo)－開(kāi)關(guān)電源電路的基本設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法7.1主要技術(shù)指標(biāo)及其分析7.1.1輸入?yún)?shù)輸入電壓：交流－國(guó)內(nèi)、國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際通用電壓范圍。直流－額定值和變化范圍。輸入頻率：民用、工業(yè)為50Hz，航空、航天及船舶為400Hz。輸入相數(shù)：?jiǎn)蜗?、三相，與功率有關(guān)。輸入電流：額定輸入電流和最大電流。輸入功率因數(shù)和諧波：標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，采取措施。7.1.2輸出參數(shù)輸出電壓：額定值和調(diào)節(jié)范圍。輸出電流：額定值

2、；過(guò)載倍數(shù)；調(diào)節(jié)范圍；電流下限。穩(wěn)壓、穩(wěn)流精度：正負(fù)誤差帶。輸出特性：恒壓恒流。紋波：類(lèi)型－高頻噪聲、開(kāi)關(guān)頻率紋波、低頻紋波。量化方法－紋波系數(shù)、峰峰電壓值、按三種頻率成分分別計(jì)量幅值、衡重法。效率：額定條件下的輸入有功功率和輸出功率之比。7.1.3電磁兼容性能指標(biāo)電磁兼容性：電磁敏感性和電磁干擾－電子裝置抵抗外來(lái)干擾的能力和自身產(chǎn)生的干擾強(qiáng)度。各國(guó)有關(guān)電磁兼容的標(biāo)準(zhǔn)很多，開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)品一般用通用標(biāo)準(zhǔn)(IEC61000—4和GB/T17626系列)。7.1.4其他指標(biāo)體積和重量：減小體積和重量的最有效途徑是提高開(kāi)關(guān)

3、頻率環(huán)境溫度：民用0～40℃，工業(yè)用-10～50℃，軍用、航空航天、艦船用-55～105℃。海拔高度：加大絕緣的間距7.2主電路設(shè)計(jì)7.2.1主電路的選型反激型電路：功率小于100W的電源正激型電路：100W以上功率，且工作環(huán)境干擾很大、輸入電壓質(zhì)量惡劣、輸出短路頻繁。半橋型電路：功率大于500W，工作條件較好，嚴(yán)格限制成本。全橋型電路：功率很大，工作條件較好。推挽型電路：輸入電壓很低、功率較大。7.2.2硬開(kāi)關(guān)與軟開(kāi)關(guān)電路的選擇一般情況下采用硬開(kāi)關(guān)電路。對(duì)效率、體積和重量的要求非常高時(shí)，可以采用相應(yīng)的軟開(kāi)關(guān)電路

4、。軟開(kāi)關(guān)是未來(lái)電源技術(shù)的主流。7.2.3正激型、推挽型、半橋型和全橋型電路的主電路元器件參數(shù)的計(jì)算1．變壓器的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的參數(shù)：電壓比、鐵心的形式和尺寸、各繞組匝數(shù)、導(dǎo)體截面積和繞組結(jié)構(gòu)等。依據(jù)參數(shù)：工作電壓、工作電流和工作頻率。(1)電壓比kT：最大占空比和最低輸入電壓下，輸出電壓達(dá)到上限，考慮電路的壓降，輸出電壓的裕量(2)鐵心的選取AP法，計(jì)算出Ap，在廠(chǎng)家的產(chǎn)品手冊(cè)中選擇合適的鐵心型號(hào)，使其形狀和尺寸滿(mǎn)足要求。(3)繞組匝數(shù)通常先計(jì)算二次匝數(shù)SV為繞組承受的最大伏-秒面積其計(jì)算可簡(jiǎn)化為電壓和脈沖寬度的乘積不

5、同的電路SV不同:正激；半橋、全橋、推挽(4)繞組導(dǎo)體截面根據(jù)流過(guò)繞組的電流值和預(yù)先選定的電流密度，即可計(jì)算出。(5)變壓器設(shè)計(jì)的其他問(wèn)題：變壓器勵(lì)磁電感和漏感的估算。2．輸出濾波電路的設(shè)計(jì)濾波電路：?jiǎn)渭?jí)LC濾波電路，二級(jí)LC濾波電路(1)濾波電感的設(shè)計(jì)確定電感量：由輸出電壓、電流和開(kāi)關(guān)頻率，以及電感電流最大紋波值決定。正激電路；半橋、全橋、推挽電路確定電感鐵芯：AP法確定鐵芯計(jì)算繞組匝數(shù)：計(jì)算氣隙：計(jì)算電感繞組的導(dǎo)體截面積(2)濾波電容的確定最大紋波有效值為:輸出電壓最大紋波有效值:濾波電容的阻抗：根據(jù)產(chǎn)品手冊(cè)

6、確定濾波電容：3．開(kāi)關(guān)器件及二極管的設(shè)計(jì)遵循兩個(gè)原則：電壓和電流都不應(yīng)超出安全工作區(qū)(SOA)。結(jié)溫不能超過(guò)最大結(jié)溫。設(shè)計(jì)過(guò)程：計(jì)算出器件工作時(shí)的電壓和電流峰值。根據(jù)SOA初步選擇器件的電壓和電流的大小。估算的器件發(fā)熱功率、熱阻。選擇散熱器。留有裕量。變壓器二次側(cè)整流二極管的設(shè)計(jì)二極管的峰值電流二極管的最大平均電流二極管的通態(tài)損耗二極管的開(kāi)關(guān)損耗散熱熱阻變壓器一次側(cè)開(kāi)關(guān)器件的設(shè)計(jì)開(kāi)關(guān)器件的峰值電流開(kāi)關(guān)器件的最大平均電流開(kāi)關(guān)器件的通態(tài)損耗開(kāi)關(guān)器件的開(kāi)關(guān)損耗散熱熱阻4．主電路設(shè)計(jì)實(shí)例技術(shù)要求：輸入電壓：交流三相380

7、±10％V，50Hz。輸出電壓：額定直流220V，調(diào)節(jié)范圍160～280V輸出電流：最大10A。輸出紋波：紋波系數(shù)不大于0.5％。工作溫度：0～40℃。(1)主電路的選型根據(jù)功率選擇全橋型電路；根據(jù)輸出電壓，變壓器二次側(cè)應(yīng)采用全橋型整流電路。(2)變壓器的設(shè)計(jì)電壓比kT：輸入側(cè)最小整流電壓、最高占空比、最高輸出電壓、二次壓降的計(jì)算。kT≤1.4鐵心的選?。洪_(kāi)關(guān)頻率、鐵芯材料、△B、導(dǎo)體電流密度、窗口填充因數(shù)的確定；選擇鐵心型號(hào)為EE65繞組匝數(shù)和截面積：根據(jù)電路確定最大伏-秒面積、△B、鐵心截面積，計(jì)算N2=37

8、匝，Nl=52匝根據(jù)電流值和選定的電流密度確定導(dǎo)體的截面積，Ac2=2.5mm2，Acl=1.8mm2(3)輸出濾波電路的設(shè)計(jì)濾波電感的設(shè)計(jì)：電感量計(jì)算：確定輸出電壓最大值、開(kāi)關(guān)頻率、允許的電感電流最大紋波峰峰值；L=0.7mH鐵芯設(shè)計(jì)：確定電感值、電流最大值、電流最大峰值、磁通密度最大值、電流密度、填充系數(shù)；鐵芯材料；EE55B：鐵心截面積為3.57×10-4m2，窗口